Cómo hacer una fuente de alimentación de banco: 20 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Una fuente de alimentación de banco es un kit extremadamente útil para los aficionados a la electrónica, pero pueden ser costosos cuando se compran en el mercado. En este Instructable, le mostraré cómo hacer una fuente de alimentación de banco de laboratorio variable con un presupuesto limitado. Es un gran proyecto de bricolaje para principiantes, así como para cualquier persona interesada en electrónica.

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El objetivo principal del proyecto es aprender cómo funciona una fuente de alimentación lineal. Al principio, para explicar el principio de funcionamiento de una fuente de alimentación lineal, he tomado un ejemplo de fuente de alimentación basada en LM 317., Compré un kit de fuente de alimentación de Banggood y lo monté.

Este es un suministro de voltaje estabilizado de alta calidad con el que el voltaje se puede regular de forma continua, y el rango en el que se regula el voltaje es de 0-30 V. Incluso contiene un circuito de límite de corriente que puede controlar eficazmente la corriente de salida de 2 mA a 3 A con la capacidad de regular la corriente de forma continua, y esta característica única hace de este dispositivo una herramienta indispensable y poderosa en el laboratorio de circuitos.

Característica:

Voltaje de entrada: 24 V CA

Corriente de entrada: máximo 3A

Voltaje de salida: 0 a 30 V continuo ajustable

Corriente de salida: 2 mA - 3 A continuamente ajustable

Ondulación del voltaje de salida: mínimo 0.01%

Paso 1: Herramientas y piezas necesarias

Lista de partes:

1. Transformador reductor - 24 V, 3 A (Jaycar)

2. Kit de fuente de alimentación de bricolaje (Banggood / Amazon)

3. Disipador de calor y ventilador (Banggood)

4. Medidor de panel de voltios-amperios (Amazon)

5. Perilla del potenciómetro (Banggood)

6. Buck Converter (Amazon)

7. Puerto USB (Amazon)

8. Binding Post Banana Plug (Amazon)

9. Toma de corriente IEC3 (Banggood)

10. Interruptor basculante (Banggood)

11. LED verde (Amazon)

12. Soporte LED (Banggod)

13. Tubo termorretráctil (Banggood)

14. Patas de goma autoadhesivas (Amazon)

15. Filamento PLA de impresión 3D (GearBest)

Herramientas / Máquina utilizada

1. Impresora 3D: Creality CR-10 (Creality CR10S) o Creality CR-10 Mini

2. Soldador de hierro (Amazon)

3. DSO- RIGOL (Amazon)

4. Pistola de pegamento (Amazon)

Paso 2: diagrama de bloques básico

Antes de comenzar el proceso de fabricación, debe conocer los componentes básicos de una fuente de alimentación lineal.

Los principales elementos de la fuente de alimentación lineal son:

Transformador: El transformador cambia el voltaje de la red de CA a un valor deseado. Se utiliza para reducir la tensión, lo que también sirve para aislar la fuente de alimentación de la entrada de red por motivos de seguridad.

Rectificador: La salida de potencia del transformador está en CA, esto debe convertirse a CC. El puente rectificador convierte CA en CC.

Condensador / filtro de suavizado de entrada: El voltaje rectificado del rectificador es un voltaje de CC pulsante que tiene un contenido de ondulación muy alto. Pero esto no es lo que queremos, queremos una forma de onda de CC pura libre de ondulación. El circuito de filtro se utiliza para suavizar las variaciones de CA (ondulación) del voltaje rectificado. Para esto se utilizan condensadores de depósito grandes.

Regulador lineal: el voltaje o la corriente de salida fluctuará cuando haya un cambio en la entrada de la red de CA o debido a un cambio en la corriente de carga en la salida de la fuente de alimentación. Este problema se puede eliminar mediante el uso de un regulador de voltaje. Mantendrá la salida constante incluso cuando se producen cambios en la entrada o cualquier otro cambio.

Carga: Carga de la aplicación

Paso 3: transformador

Entrada de CA de alto voltaje que va a un transformador que generalmente reduce la CA de alto voltaje de la red a la CA de bajo voltaje requerida para nuestra aplicación. Para diseñar la fuente de alimentación, la tensión secundaria del transformador se selecciona considerando la tensión de salida de la fuente de alimentación, pérdidas en el puente de diodos y el regulador lineal. Una forma de onda típica de un transformador de 24 V se muestra arriba. En general, permitimos una caída de aproximadamente 2V - 3V para la configuración del puente rectificador. Por lo tanto, el voltaje secundario del transformador se puede calcular como se muestra a continuación.

Ejemplo:

Supongamos que queremos hacer una fuente de alimentación con un voltaje de salida de 30 V y 3 A.

Antes del puente rectificador, el voltaje debe ser = 30 + 3 = 33V (pico)

Entonces el voltaje RMS = 33 / raíz cuadrada (2) = 23.33 V

El transformador de voltaje nominal más cercano disponible en el mercado es de 24 V. Entonces, nuestra clasificación de transformador es 230V / 24V, 3A.

Nota: El cálculo anterior es una estimación aproximada para comprar un transformador. Para un cálculo preciso, debe considerar la caída de voltaje en los diodos, la caída de voltaje del regulador, el voltaje de ondulación y la eficiencia del rectificador también.

Paso 4: puente rectificador

El puente rectificador convierte una tensión o corriente alterna en la correspondiente cantidad de corriente continua (CC). La entrada a un rectificador es CA, mientras que su salida es CC pulsante unidireccional.

La caída de voltaje en un diodo de uso general es de alrededor de 0,7 V y el diodo Schottky es de 0,4 V. En cualquier momento, dos de los diodos del puente rectificador están en funcionamiento, pero como el diodo conduce mucho, puede que sea más alto. Un buen valor seguro es el doble del estándar o 0,7 x 2 = 1,4 V.

La salida de CC después del puente rectificador es aproximadamente igual al voltaje secundario multiplicado por 1.414 menos la caída de voltaje a través de los dos diodos conductores.

Vdc = 24 x 1,414 - 2,8 = 31,13 V

Paso 5: Condensador / filtro de suavizado

El voltaje rectificado del rectificador es un voltaje de CC pulsante que tiene un contenido de ondulación muy alto. Las grandes ondulaciones que existen en la salida hacen que sea casi imposible de usar en cualquier aplicación de energía. Por lo tanto, se utiliza un filtro. El filtro más común es el uso de un condensador grande.

La forma de onda de salida resultante después del condensador de suavizado se muestra arriba.

Paso 6: regulador

El voltaje o la corriente de salida cambiará o fluctuará cuando haya un cambio en la entrada de la red de CA o debido a un cambio en la corriente de carga en la salida de la fuente de alimentación regulada o debido a otros factores como cambios de temperatura. Este problema se puede eliminar mediante el uso de un regulador IC o mediante un circuito adecuado que consta de pocos componentes. Un regulador mantendrá la salida constante incluso cuando se produzcan cambios en la entrada o cualquier otro cambio.

Los circuitos integrados como 78XX y 79XX se utilizan para obtener valores fijos de voltajes en la salida. En los circuitos integrados como el LM 317 podemos ajustar el voltaje de salida a un valor constante requerido. El LM317T es un regulador de voltaje positivo ajustable de 3 terminales capaz de suministrar diferentes Salidas de voltaje de CC distintas de la fuente de alimentación de voltaje fijo. El circuito de ejemplo anterior utiliza un CI regulador de voltaje LM3 17. La salida rectificada del puente rectificador de onda completa se alimenta a un regulador IC LM317. Al cambiar el valor del potenciómetro utilizado en este circuito, el voltaje de salida se puede controlar fácilmente.

Hasta ahora he explicado cómo funciona una unidad de fuente de alimentación lineal. En los pasos siguientes, explicaré la construcción de la fuente de alimentación de banco ensamblando un kit de bricolaje.